Interaktivní model lidského srdce, který vznikl na Vysoké škole báňské - Technické univerzitě v Ostravě pro expozici Světa techniky v Dolní oblasti Vítkovic, nabízí návštěvníkům jedinečný pohled na anatomii a činnost tohoto životně důležitého orgánu.
Model srdce dokáže napodobit nejčastější srdeční poruchy, což jej činí cenným nástrojem pro vzdělávání. „V rámci projektu LERCO se mimo jiné zabýváme detekcí srdečních patologií, které jsou celospolečensky aktuálním tématem. Tento unikátní model vznikl na základě našeho jednání se zástupci Světa techniky Dolní oblasti Vítkovic, kteří nás oslovili, abychom pro ně do expozice připravili nějaký atraktivní funkční exponát. Model srdce se simulacemi srdečních poruch nám přišla jako jasná volba,“ vysvětluje profesor Martin Augustynek z Fakulty elektrotechniky a informatiky VŠB-TUO.
Model vznikl jako zakázkový prototyp, který vycházel z původního laboratorního řešení vytvořeného výzkumným týmem VŠB-TUO. V tuto chvíli je model chráněn funkčním vzorkem a registrovaným softwarem.
„Model má jistě potenciál jako výuková pomůcka pro lékařské fakulty, ale i pro edukaci pacientů. Kolegové z lékařských oborů už model viděli a byli nadšeni. My však nemáme kapacity na jeho sériovou výrobu,“ dodává profesor Augustynek.
Interaktivní model nejenže ukazuje anatomii a funkci srdce, ale dokáže napodobit i třináct nejčastějších srdečních poruch. Návštěvníci si mohou změřit vlastní tepovou frekvenci, sledovat tlukot srdce, šíření akčního potenciálu srdeční svalovinou a vidět výsledný elektrokardiografický signál. Formou naučného kvízu mohou navíc hádat simulovanou patologii, kterou modeluje EKG signál i mechanická činnost modelu srdce.
Učitelé by byli rádi, kdybychom exponát více zapojili do našich vzdělávacích programů, které nabízíme pro mateřské, základní a střední školy. S tím samozřejmě pracujeme.
Praktické využití pro výuku
Pro účely výuky na druhém stupni základních škol, zejména pro 8. ročník v rámci biologie člověka, existuje materiál zaměřený na srdce. Tento materiál obsahuje laboratorní práci formou badatelsky orientované výuky (BOV), která si klade za cíl prohloubit poznatky žáků o srdci. Součástí je i praktické zkoumání stavby vepřového srdce a jeho porovnání s modelem lidského srdce.
Průběh výukové hodiny
-
Úvod (10 minut): Teoretické seznámení s žáky, zopakování základních funkcí srdce, jeho anatomie a významu chlopní. Ukázka modelu lidského srdce a vysvětlení, co budou žáci hledat na prasečím srdci.
-
Praktická část: Pitva (25 minut): Pitvu srdce provádí učitel. Vnější stavba: Žáci popisují vnější stavbu vepřového srdce, zkoumají tvar, velikost a povrch. Identifikují hlavní cévy (aorta, plicní tepna, žíly) a porovnávají prasečí srdce s modelem lidského srdce (velikost, cévy, povrch). Vnitřní stavba: Učitel demonstruje správný způsob řezu (podélný řez srdcem). Žáci zkoumají vnitřní struktury: síně, komory, chlopně, přepážku a šlašinky. Srovnávají jednotlivé části s modelem lidského srdce. Každá skupina vyplňuje protokol (popis struktur, zjištěné rozdíly).
-
Diskuze a závěr (10 minut): Žáci analyzují získané poznatky, co věděli a co pro ně bylo nové. Objevili struktury a dokázali vyhodnotit rozdíly mezi lidským a vepřovým srdcem.
Pedagogické přístupy k výuce o srdci
Přístup nazývaný Hlava - Srdce - Ruka vychází z pedagogických principů J. H. Pestalozziho. Podle Pestalozziho (2017) se učíme trojím způsobem - hlavou (zpracovávání podnětů intelektem), srdcem (učíme se hodnotám a postojům, zpracováváme emoce a psychické podněty) a rukama (učíme se v oblasti psychomotoriky). Pestalozzi se zasazoval o výchovu a vzdělávání úzce propojené s každodenní realitou člověka a prakticky orientované (hands-on learning), založené na vlastní zkušenosti a smyslovém zakoušení. Byl přesvědčen, že pouhým intelektem nelze dosáhnout pravého vzdělání a plného rozvoje člověka.
Teorii 3H (Head - Heart - Hand) hojně využívá i globálně rozvojové vzdělávání, avšak s mírně odlišným chápáním. Tento přístup poukazuje na to, že bez informací (hlava) si mnoha témat ani neuvědomujeme. Avšak samotné vědomí nestačí ke změně - vědět neznamená konat.
Podobně mluví o cestě ke změně našeho nahlížení a chování i autoři spjatí s pohybem a tělesností člověka. Například Moshé Feldenkrais (1996) zdůrazňuje nutnost uvědomění si vlastního těla a pohybových vzorců, teprve poté můžeme začít odstraňovat případné špatné návyky. Úspěšnost v tomto procesu závisí na vědomém, uvolněném a potěšení přinášejícím cvičení.
Přístup „hlava - srdce - ruka“ je obecně považován za celostní, ačkoliv teorie celostního vzdělávání k dimenzi intelektuální, emocionální a tělesné přidává i stránku sociální, spirituální a estetickou. Všechny tyto oblasti utváří člověka a nelze je od sebe jasně oddělit.
To, že stav naší mysli silně ovlivňuje tělesné dění, je běžně známý fakt. Méně si však uvědomujeme, že nejen mentální, ale i tělesné kapacity potřebují vzpruhu. Vztah mezi myslí a tělem není určován pouze „hlavou“. Vnímavost vůči signálům těla nám často nejlépe napoví, co je v danou chvíli potřeba - pauza, protažení, napít se. Tělo nám mnohdy napoví i to, jak správně provádět pohybové vzorce a aktivity. Neúspěch v naslouchání tělu je důsledkem velkého důrazu na intelektuální vzdělávání. V celostně pojaté výchově a vzdělávání je intelekt pouze jednou ze šesti složek, v jejichž rámci se člověk rozvíjí.
Lidské tělo: Srdce | Vzdělávací videa pro děti
Laboratorní práce s orgány
Součástí výukových programů může být i praktická práce s biologickým materiálem, jako je pitva srdce. Žáci se seznamují s anatomií a fungováním srdce a plic. V rámci praktické části si žáci ve dvojicích měří krevní tlak a tepovou frekvenci, zkoumají vnější a vnitřní stavbu vepřového srdce, porovnávají jej s modelem lidského srdce a zkoumají struktury jako síně, komory, chlopně a přepážku.
Důraz je kladen na pochopení funkce jednotlivých částí. Žáci prostrkují prsty skrze srdeční části, aby si uvědomili rozdíly mezi pravou a levou stranou srdce, a zkoumají chlopně a jejich význam pro zabránění zpětnému toku krve.
Vysvětluje se také princip malého a velkého krevního oběhu, význam koronárních tepen pro výživu srdečního svalu a co je to infarkt myokardu. Žáci se učí i základní postupy první pomoci při srdečních příhodách.
Další částí programu může být zkoumání plic, jejich struktury a funkce. Pozorování plic na hladině vody demonstruje přítomnost vzduchu v plicích. Práce s tracheální kanylou a Ambu-vakem ukazuje princip umělého dýchání.
Na závěr se žáci seznamují s pojmy jako „zapadení jazyka“, hrtanová příklopka, hlasivky, průdušnice, pneumotorax a „vyražený dech“. Všechna pozorování jsou spojována s teoretickými znalostmi a vybízejí žáky k reflexi nad novými poznatky.
Je důležité dbát na bezpečnost žáků při práci s ostrými nástroji a biologickým materiálem. V případě nevolnosti je nutné poskytnout adekvátní pomoc.
Srdce pohání krev, která po těle putuje cévami. Tepny vedou krev od srdce, většinou okysličenou (výjimkou je plicnice, která vede odkysličenou krev). Mají silnější stěny s větším množstvím svaloviny. Žíly vedou krev do srdce, většinou odkysličenou (výjimkou jsou plicní žíly, které vedou okysličenou krev). Oproti tepnám mají tenčí stěny, mohou v nich být chlopně zabraňující zpětnému toku krve. Vlásečnice (kapiláry) spojují tepny a žíly, jsou nejtenčí, mají stěny z jedné vrstvy buněk.
Srdce je dutý orgán složený převážně ze srdeční svaloviny. Odkysličená krev z těla do srdce přichází horní a dolní dutou žilou, pokračuje do pravé síně, pravé komory a plicnicí se dostává do plic, kde se okysličí a uvolní se z ní oxid uhličitý. Z plic se okysličená krev do srdce vrací plicními žilami, pokračuje do levé síně a levé komory, odtud putuje aortou do těla.
Zpětnému toku krve v srdci zabraňují chlopně: Mezi pravou síní a komorou je trojcípá chlopeň, mezi levou síní a komorou dvojcípá chlopeň. Srdce pracuje rytmicky, v klidu se stáhne asi 70× za minutu. Stahy srdce jsou řízeny tzv. převodním systémem srdečním.
Tlak, kterým působí krev na stěnu cév, se označuje jako krevní tlak, jeho běžná hodnota je 120/80 mmHg. První hodnota při jeho zápisu je tlak systolický (při stahu komor), druhá hodnota diastolický (při uvolnění komor). Samo srdce potřebuje živiny a kyslík: do srdečního svalu přivádějí krev věnčité (koronární) cévy. Při ucpání koronární tepny vzniká infarkt myokardu (srdeční infarkt), tento závažný stav se projevuje např. bolestí na hrudi.
Srdce je možné vyšetřovat např. pomocí EKG.